2.1. Структура мк-51. Основные функциональные блоки и их назначение

Архитектура ОМК MCS-51, разработанная фирмой Intel, стала де-факто стандартной для МК. В нашей стране МК данной архитектуры относятся к семейству МК-51. Все они имеют емкость внутренней памяти данных в 128 байт и максимальную внешнюю тактовую частоту 12 МГц.

М К содержит:

1. арифметико-логический блок (АЛБ), включающий:

• 8-разрядное АЛУ, битовое АЛУ;

• регистр-аккумулятор A и дополнительный регистр-аккумулятор B, использующиеся при выполнении операций умножения и деления;

• битовый аккумулятор, находящийся в разряде C слова состояния процессора PSW;

2. ВП программ емкостью 4 Кбайт, где могут храниться константы;

3. ВП данных емкостью 128 байт, используемую для организации банков РОН, стека и хранения пользовательских данных; часть этой памяти имеет побитовый доступ;

4. 32 двунаправленных интерфейсных линии, индивидуально настраиваемых на ввод или вывод информации и организованных в виде 4 × 8-разрядных портов P0-P3;

5. два 16-разрядных многорежимных таймера/счетчика TC0 и TC1, используемых для организации временных задержек, внешних событий и тактирования последовательного порта;

6. двунаправленный дуплексный асинхронный последовательный порт;

7. двухуровневую приоритетную маскируемую систему прерываний от трех внутренних источников (ТС0, ТС1 и последовательного порта) и двух внешних, поступающих по входам INT0 и INT1;

8. устройство управления (УУ);

9. встроенный тактовый генератор (ТГ), тактирование которого проводится внешним генератором с частотой fBQ; частота машинного цикла составляет fBQ / 12, время выполнения команд. МК составляет 1-4 периода машинного цикла.

*Назначение разрядов регистра слова состояния PSW процессора (позиция (мнемоника) —функция):

7 (С) — перенос в арифметических операциях и битовый аккумулятор в логических операциях. 6 (АС) — флаг вспомогательного переноса. Устанавливается и сбрасывается аппаратно при выполнении сложения и вычитания и сигнализирует о переносе или займе. 5 (FO) — флаг, специфицируемый пользователем. 4, 3 (RS1, RS0) — номер рабочего банка регистров. 2 (OV) — переполнение в арифметических операциях. 1 — не используется. 0 (Р) — признак четности числа единиц в аккумуляторе.

2.2. Организация памяти программ и памяти данных

Особенность ОМК — «гарвардская архитектура», при которой память программ и память данных физически и логически отделены друг от друга.

1. Память данных:

Память данных, расположенная на кристалле (внутренняя память данных), имеет емкость 128 байт с адресами 00h-7Fh. Она может быть расширена до 64 Кбайт за счет подключения блоков внешней памяти данных.

1. 00-1Fh: 4 банка по 8 РОН в каждом. Определение банка осуществляется установкой битов RS0 и RS1 в PSW. Наличие нескольких банков сокращает длину команд за счет уменьшения длины поля номера регистра и уменьшает время, необходимое для сохранения и восстановления регистров при работе с подпрограммами и обработчиками прерываний.

2. 20h-2Fh: область ячеек, к которым возможен побитовый доступ.

3. 30h-7Fh: обычная ОП. Во внутреннем ОЗУ данных размещается также область стека. Ее положение определяется значением указателя стека SP.

4. 80h-FFh: указание регистров специальных функций МП (только прямая адресация). Данная область содержит регистры-защелки портов ввода-вывода, регистры Т/С, регистры управления и т. п.

Все ячейки внутреннего ОЗУ данных могут адресоваться с использованием прямой и косвенной адресации.

К внешней памяти данных можно обращаться только на запись или чтение с помощью специальных команд, которые осуществляют обмен информацией между ВП данных и аккумулятором МК и не влияют на ВП данных МК. Таким образом, в системе могут одновременно присутствовать внутренняя память данных с адресами 00h-FFh и внешняя память данных с адресами 0000h-FFFFh.